8 (495) 987 43 74
Мы в соцсетях -              
Рус   |   Eng

Купить статью

Авторы: Дли М. И., Власова Е. А., Моргунова  Э. В., Соколов  А. М.     Опубликовано в № 1(91) 26 февраля 2021 года
Рубрика: Компьютерное моделирование

Создание цифрового двойника химико-технологической системы с использованием языка Python

В настоящее время при моделировании сложных технологических процессов в киберфизических системах все более широкое распространение получают процедуры создания так называемых цифровых двойников (ЦД), которые являются виртуальными копиями реальных объектов и отражают их основные свойства и характеристики на различных этапах жизненного цикла. Применение цифровых двойников позволяет в реальном времени отслеживать текущее состояние моделируемой системы, а также предоставляет дополнительные возможности для инжиниринга и более глубокой настройки входящих в нее компонентов для повышения уровня качества выпускаемой продукции. Развитию технологии «цифровой двойник» способствует происходящая в настоящее время Четвертая промышленная революция, характеризующаяся массовым внедрением в производство киберфизических систем. Указанные системы основаны на использовании новейших технологий обработки и представления данных и обладают сложной структурой информационных связей между ее компонентами. При создании цифровых двойников элементов подобных систем целесообразно использовать языки программирования, которые позволяют реализовывать визуализацию моделируемых процессов, а также предоставляют удобный и развитый аппарат для работы со сложными математическими зависимостями. Подобными характеристиками обладает язык программирования Python. В статье в качестве примера киберфизической системы рассматривается химико- технологическая система на основе обжиговой машины конвейерного типа. Данная система предназначена для реализации процесса производства окатышей из отходов добычи апатит- нефелиновых руд. В статье описаны различные аспекты создания цифрового двойника ее элементов, осуществляющих химико-технологический процесс сушки применительно к единичному окатышу. Цифровой двойник реализован с использованием языка программирования Python 3.7.5, и предусматривает визуализацию протекания процесса в виде трехмерной интерактивной модели. Визуализация выполнена с применением библиотеки VPython. Приводится описание алгоритма работы программного обеспечения цифрового двойника, вид интерфейса информационной системы, формат входной и выходной информации, а также результаты моделирования исследуемого химико-технологического процесса. Показано, что разработанный цифровой двойник может применяться в трех вариантах: самостоятельно (Digital Twin Prototype), в качестве экземпляра цифрового двойника (Digital Twin Instance), а также в составе совокупности цифровых двойников (Digital Twin Aggregate).

Ключевые слова

цифровой двойник, Python, киберфизические системы, переработка техногенных отходов, моделирование химико-технологических процессов

Автор статьи:

Дли М. И.

Ученая степень:

докт. техн. н., профессор заместитель директора Филиала НИУ «МЭИ» в Смоленске кафедра Высшей математики и естественно-научных дисциплин Московского финансово-промышленного университета «Синергия

Местоположение:

г. Смоленск

Автор статьи:

Власова Е. А.

Ученая степень:

ст. научн. сотрудник, Московский финансово-промышленный университет «Синергия»

Местоположение:

г. Москва

Автор статьи:

Моргунова  Э. В.

Ученая степень:

аспирант, кафедра прикладной математики и искусственного интеллекта, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский университет "МЭИ"

Местоположение:

Москва, Россия

Автор статьи:

Соколов  А. М.

Ученая степень:

ведущий инженер, научно-исследовательский отдел, филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет "МЭИ"» в г. Смоленске

Местоположение:

г. Смоленск, Россия